认知PLC定位控制的实现方法

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：PLC进行定位控制前必须搜索到原点位置，从而建立运动控制的坐标系。FX3U系列PLC配置了相对位置控制和绝对位置控制的指令。图2-65定位控制过程图2-65中，最高速度受限于电动机和PLC的最大输出频率，指定速度应不大于允许的最高速度。下面仅对YL-335B定位控制中所使用的部分特殊软元件加以介绍。

1.认知定位控制的基本要求

1）原点位置的确定

为了在直线运动机构上实现定位控制，运动机构应该有一个参考点（即原点），并指定运动的正方向。YL-335B输送单元的直线运动机构，原点位于原点开关的中心线上，抓取机械手从原点向分拣单元运动的方向是正方向（由设定伺服驱动器的Pr0.00参数确定）。

PLC进行定位控制前必须搜索到原点位置，从而建立运动控制的坐标系。定位控制从原点开始，时刻记录着控制对象的当前位置，根据目标位置的要求驱动控制对象运动。

2）目标位置的指定

进行定位控制时，目标位置的指定可以用两种方式：一种是指定当前位置到目标位置的位移量；另一种是直接指定目标位置对于原点的坐标值，PLC根据当前位置信息自动计算目标位置的位移量，实现定位控制。前者为定位控制，后者为绝对驱动方式。FX3U系列PLC配置了相对位置控制和绝对位置控制的指令。

因为使用相对位置控制指令，在紧急停车后再启动等情况下，编程计算当前位置到目标位置的位移量会比较烦琐，所以在YL-335B输送单元机械手的定位控制中，主要使用的是绝对位置控制指令。

3）定位控制过程

定位控制驱使控制对象从某一基层速度开始，加速到指定速度，在到达目标位置前减速到基层速度后停止，如图2-65所示。

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图2-65　定位控制过程

图2-65中，最高速度受限于电动机和PLC的最大输出频率，指定速度应不大于允许的最高速度。基层速度则是运动开始和停止时的速度，如果基层速度太小，可能会在运动开始和结束时跳动；数值过高，电动机可能在启动时丧失脉冲，并且在停车时负载惯性过大而停不下来。基层速度和加、减速时间等是进行定位控制的基本参数信息，需要预先存储在PLC内存中。

2.认知FX3U系列PLC的定位控制功能

晶体管输出的FX3U系列PLC CPU单元支持高速脉冲输出功能，具有这项功能的输出点为Y000～Y002。下面我们就介绍一下以Y000为例相关定位控制指令，以及它们的功能、指令格式、编程和调试时的注意事项。

1）定位控制的相关软元件

FX3U系列PLC可以用一系列特殊软元件来记录定位控制的参数信息。下面仅对YL-335B定位控制中所使用的部分特殊软元件加以介绍。

（1）相关的特殊辅助继电器。编程输送单元机械手的定位控制，只使用了脉冲输出中监控、脉冲输出停止指令等定位控制专用标志位，此外还使用了“指令执行结束”标志M8029。注意：M8029适用于指令系统的所有应用指令。

M8340为Y000的脉冲输出中监控（BUSY/READY）标志位，为只读属性，在定位指令（例如ZRN、DRVA、PLSV等）执行时，监控脉冲输出。

M8349是Y000的脉冲输出停止指令（立即停止），为可驱动属性，驱动此标志位为ON，立即使脉冲输出停止。需要注意的是，这时M8029不能动作。

（2）相关的特殊数据寄存器。

下面介绍使用Y000输出时，定位指令所使用的部分特殊辅助寄存器。其中，最高速度、基层速度、加速时间和减速时间是定位控制的基本参数信息，如需要修改其初始值，须在PLC加电首个扫描周期写入设定值。

D8340、D8341（32 bit）为当前值寄存器，执行DRVA、PLSV等指令时，对应旋转方向增减当前值。

D8344、D8343（32 bit）为最高速度寄存器，执行定位指令的最高速度，初始值为100 kHz，设定范围为10 Hz～100 kHz。

D8342（16 bit）为基层速度寄存器，执行定位指令时的基层速度，设定范围为最高速度的1/10以下。

D8348为加速时间寄存器，为从基层速度到最高速度的加速时间，设定范围为50～5 000 ms。

D8349为减速时间寄存器，为从最高速度下降到基层速度的减速时间，设定范围为50～5 000 ms。

2）原点回归指令FNC156（ZRN）

（1）指令的功能。原点回归指令主要用于上电时和初始运行时，搜索和记录原点位置信息。该指令要求提供一个近原点的信号，原点回归动作须从近点信号的前端开始，以指定的原点回归速度开始移动；当近点信号由OFF变为ON时，减速至爬行速度；最后，当近点信号由ON变为OFF时，在停止脉冲输出的同时，使当前值寄存器（Y000：[D8141，D8140]，Y001：[D8143，D8142]）清零。原点归零动作过程示意图如图2-66所示。

（2）指令格式。由此可见，原点回归指令要求提供3个源操作数和1个目标操作数。源操作数为：原点回归开始的速度、爬行速度、指定近点信号输入。目标操作数为指定脉冲输出的Y编号作为目标操作数。原点回归指令格式如图2-67所示。

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图2-66　原点归零动作过程示意图

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图2-67　原点回归指令格式

使用原点回归指令编程时应注意：

回归动作必须从近点信号的前端开始，因此当前值寄存器（Y000：[D8141，D8140]，Y001：[D8143，D8142]）数值将向减少方向动作。

原点回归速度，对于16位指令，这一源操作数的范围为10～32 767 Hz，对于32位指令，范围为10 Hz～100 kHz。

近点输入信号宜指定输入继电器（X），否则由于会受到可编程控制器运算周期的影响，引起原点位置的偏移增大。

在原点回归过程中，指令驱动接点M0变OFF状态时，将不减速而停止，并且在“脉冲输出中”标志（Y000：M8147，Y001：M8148）处于ON时，将不接受指令的再次驱动。这时至少需要等待该标志变成OFF状态后一个扫描周期，才能再次驱动。

安装YL-335B时，通常把原点开关的中间位置设定为原点位置，并且恰好与供料单元物料台中心线重合。

3）绝对位置控制指令FNC159（DRVA）

使用原点回归指令使抓取机械手返回原点时，按上述动作过程，机械手应该在原点开关动作的下降沿停止，显然这时机械手并不在原点位置上，因此，原点回归指令执行完成后，应该再用下面所述的绝对位置控制指令，驱动机械手向前低速移动一小段距离，才能真正到达原点。

（1）指令的功能。用目标位置对原点的坐标值（以带符号的脉冲数表示）来指定目标位置，并指定输出脉冲频率，以实现定位控制。

（2）指令格式。如图2-68所示，该指令要求指定目标位置信息和输出脉冲频率两个源操作数，并指定脉冲输出地址、旋转方向输出地址两个目标操作数。

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图2-68　绝对位置控制指令的指令格式

指令格式说明：为输出脉冲数（绝对指定），其范围[16位指令]为-32 768～+32 767，[32位指令]为-999 999～+999 999；为输出脉冲频率，其范围[16位指令]为10～32 767 Hz，[32位指令]为10 Hz～100 kHz；为脉冲输出起始地址，仅能指令Y000、Y001、Y002；为旋转方向信号输出起始地址，根据和当前位置的差值，按照以下方式动作[+（正）]→ON[-（负）]→OFF。